220kv电网继电保护设计

220kv电网继电保护设计

目录

一、题目 (1)

二、系统中各元件的主要参数 (2)

三、正序、负序、零序等值阻抗图 (4)

四、继电保护方式的选择与整定计算 (6)

（A）单电源辐射线路（AB）的整定计算 (6)

（B）双回线路BC和环网线路主保护的整定计算 11 （C）双回线路CE、ED、CD主保护的整定计算（选做）12 （D）双回线路和环网线路后备保护的整定计算（选做） 14

五、220kV电网中输电线路继电保护配置图 (22)

一、题目

选择图1所示电力系统220kV线路的继电保护方式并进行整定计算。图1所示系统由水电站W、R和两个等值的110kV系统S、N，通过六条220kV线路构成一个整体。整个系统的最大开机总容量为1509.29MVA，最小开机总容量为1007.79 MVA，两种情况下各电源的开机容量如表1所示。各发电机、变压器容量和连接方式已在图1中示出。

表1 系统各电源的开机情况

图1 220kV系统接线图

二、系统中各元件的主要参数

计算系统各元件的参数标么值时，取基准功率S b=60MVA，基准电压U b＝220kV，基准电流I b=3

b b

S U=0.157kA，基准电抗x b = 806.67。

(一)发电机及等值系统的参数

用基准值计算所得的发电机及等值系统元件的标么值参数见表2所列。

表2 发电机及等值系统的参数

发电机或系统发电机及系统的总

容量MVA

每台机额定

功率MVA

每台机额

定电压

额定功

率因数

正序电抗负序电抗

cos

注：系统需要计算最大、最小方式下的电抗值；水电厂发电机2 1.45d x x '=，系统2 1.22d x x '=。

(二) 变压器的参数

变压器的参数如表3所列。

表3 变压器参数

B-2 60 双绕组220/11 12% 0.1200

C 变120 三绕组220/115/

35 6.25

%

0% 10.75

%

0.0312

5

0 0.0537

5

D 变90 双绕组220/11 12%0.0800

E 变120 三绕组220/115/

35 6.25

%

0% 10.75

%

0.0312

5

0 0.0537

5

(三)输电线的参数

线路单位电抗x1＝x2＝0.41/km，x0＝3x1，线路阻抗角80o。表4 输电线参数

线路名称

长度

(km)

正负序电抗零序电抗有名值标么值有名值标么值

AB 60 24.60.03 73.80.09

BC 230 94.30.12 282.90.35

BC 250 102.50.13 307.50.38

CD 185 75.850.09

227.5

5

0.28

DE 170 69.70.09 209.10.26

EC 30 12.30.015 36.90.046 (四)电流互感器和电压互感器变比

220kV线路的所有电流互感器均采用同一变比600：5＝120，电压互感器的变比均为220000：100＝2200。

(五)变压器中性接地点的数目和位置

三、正序、负序、零序等值阻抗图

根据系统各元件参数计算结果和变压器中性点接地的情况，作出系统的正序、负序、零序阻抗图。

1、正序网

2、负序网

3、零序网（设AF线路末端变压器低压侧发生短路）

继电保护方式的选择与整定计算

根据规程规定和所给系统的具体情况，选择220kV 线路保护时作了如下考虑。

由于本系统允许切除故障的时间为0.2s ，为保证系统运行稳定，当220kV 输电线路任何低点发生短路故降时，继电保护切除故障线路的时间都必须小于0.2s 。因而，凡是不能在0.2S 内切除线路故障的保护装置都不宜用作主保护。基于这种考虑，对双电源的双回线路和环网内的线路采用高频保护作为主保护。后备保护釆距离保护比较合适。对于单电源的辐射线路AB ，可采用距离保护作为相间短路保护，零序电流保护作为接地短路保护。

（A ）单电源辐射线路（AB ）的整定计算

1. 反应相间短路的距离保护的整定计算

（1）距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，t 为保护装置的固有动作时间，当线路AF 出口处短路时，AB 段的的保护第Ⅰ段是不应该动作的，为此其动作阻抗的

整定值Ⅰset Z 必须躲过这一点短路时所测量到的阻抗AB Z ，即AB set Z Z Ⅰ。考虑阻抗

继电器和电流、电压互感器的误差和保护装置本身的误差，需引入可靠系数rel K 。

一次侧标幺值

026.003.085.085.0=⨯==⋅AB AB set Z Z Ⅰ

二次侧标幺值

0014.02200

120

026.0n Z ab

set =⨯==⋅⋅TV TA AB

set n Z

ⅠⅠ

所以线路AB 的距离保护的Ⅰ段整定值为Ω=⨯13.167.8060014.0

（2）线路AB 段的距离保护的Ⅰ段不能保护线路全长，所以继续整定距离保护Ⅲ段，按躲过最小负荷阻抗整定。

最大负荷电流

A U S I N N fh 23.68220

3203.133.1max =⨯⨯=⨯=

标幺值为

43.0157

23

.68max max

==

=*

B

fh fh I I I

当系统处于最小开机情况时

B 段母线上的最小电压标幺值